喀斯特，原指南斯拉夫伊斯特拉半岛上石灰岩高原的一处地名，后变成了喀斯特地貌的专属名词。它在国内有一个更通俗的名字，那就是岩溶，即水对可溶性岩石（主要是碳酸盐岩）发生物理—化学—生物作用的过程和现象。

碳酸盐岩主要包括石灰岩和白云岩。在中国，大多数省份、自治区皆有不同面积的碳酸盐岩分布，出露地表总面积约130万平方公里，约占全国总面积的13.5%，而被埋藏在地下的则更为广泛，累计厚度达几千米、上万米的都毫不夸张。其广泛的存在影响着全球碳循环和水循环，进一步关联着岩石圈、水圈、大气圈和生物圈（包括人类自身）的发展。

浩大的影响力促使喀斯特动力学的研究规模也不遑多让，吸引了大批科学工作者前赴后继。这其中，喀斯特动力学与全球变化研究团队作为杰出的代表，为国际喀斯特科学的进展贡献了中国智慧。

世界目光聚焦中国

喀斯特动力学理论作为“年轻”的名词，自中国诞生，惠及世界。

在该理论中扮演重要角色的碳酸盐岩，主要成分为碳酸钙，会同水、二氧化碳生成碳酸氢钙溶液。看似平平无奇的化学反应，因碳酸盐岩的广泛存在变得极具价值。尤为值得注意的是，碳元素由固态、气态向液态的转化，牵动了整个自然生态系统，不仅关乎气候、水文等，更影响着生物发展。

“现今全球每年排放大约100亿吨的二氧化碳，其中40%进入大气，造成全球变暖；25%进入海洋，约20%通过陆地植被光合作用被吸收，还有10%～15%不知道去哪里了。人们把这称为‘遗失碳汇’。”中国科学院地球化学研究所研究员刘再华解释说。近些年来，人们发现了“遗失碳汇”的潜在新方向，将遗失的碳元素与碳酸盐风化（以喀斯特作用为主）逐步建立联系。这不得不让世界多一重考虑，在未来，喀斯特动力学要如何参与全球碳循环、气候变化发展策略的制定？

喀斯特相关研究是一项长远的任务。其中，碳元素在世界范围内“流动”，研究它们的重要机构却需要落脚点。2008年，联合国教科文组织将国际喀斯特研究中心落户中国。这一举动肯定了中国在喀斯特研究领域的突出贡献。刘再华和他的喀斯特动力学与全球变化研究团队作为见证者、参与者，与有荣焉。

把喀斯特地球化学研究的关注点拉向中国，事实上并不容易，是几代人不断拼搏的结果。刘再华身上有着多数中国科研工作者的影子。20世纪80年代，他自长春地质学院（现吉林大学）水文地质本科专业和中国地质大学(武汉)水文地球化学研究生毕业后，奔赴桂林，投到我国水文地质学、岩溶地质学大家袁道先先生门下，与岩溶景观的成因、发育打交道。踏实勤恳、吃苦耐劳，是当时一代人的闪光点，刘再华也不例外。

在袁道先院士的领导下，他探索着被称为“喀斯特地貌”的奇峰、溶洞、石笋等背后的科学机制，参与了多项国际地质对比研究项目。刘再华指出，针对喀斯特动力学的研究，从“无机”过渡到“无机”和“有机”的耦合是一个研究思路的关键突破。比起单纯地考虑水—岩—气相互作用如何影响全球碳循环，他创新性地把生物耦合进来，提出了基于“水—岩—气—生相互作用”的喀斯特作用（碳酸盐风化）碳循环新模式和有效估算大气二氧化碳源汇的新方法，初步评价了全球碳酸盐风化产生的碳汇。

2019年2月22日，出访波兰西里西亚大学与地理系Tyc教授合影。

“学界普遍认为, 是硅酸盐风化碳汇在控制着长时间尺度的气候变化。但是，我们发现，河流、湖库中的藻类能够把水里的无机碳转化、沉积下来，实现碳酸盐风化碳汇的稳定。”这一发现，回应了国际学术界对碳酸盐风化是否存在长时间尺度碳汇的质疑。也就意味着，传统的观点即“只有钙硅酸盐风化才能形成长久的碳汇并控制长时间尺度的气候变化”并不是绝对正确。

此外，基于突破性发现，刘再华及其喀斯特动力学与全球变化研究团队不断有成果产出，赢得了国内外同行的肯定。其中相关成果“发现全球水循环中的溶解无机碳可能是一个重要的碳汇”曾入选“2007年度中国基础研究十大新闻”，被国家科技部推荐参加了“‘十一五’国家重大科技成就展”。从更广阔的层面来看，他们的研究正为世界提供着可溯源、解析、复制的中国喀斯特研究方案。

科学研究的组合拳

轰动世界的影响力，不是一把地质锤敲出来的，也不是纯靠双腿跑出来的。刘再华说，他们打的是“组合拳”，跑野外、做实验、搞模拟缺一不可，在现代技术的加持下，一线考察和理论深挖都不能耽误。他们有着徐霞客畅游南北名山大川的阅历，也有着对数据、实验结果把握的严谨。

刘再华回忆，在德国不来梅大学攻读地球化学博士期间，为了加快进度，自己在实验室一待就是十几个小时。早八点、晚十一点的模式，是家常便饭。“实验很繁琐也很重要。在二氧化碳作用下，碳酸钙溶解非常快，在空气或水中均吸收了大量二氧化碳”。然而，碳酸钙沉积又会释放二氧化碳，所以国际上普遍认为吸收与释放相抵。另外，通常认为“自然界中岩石风化碳汇通量短时间尺度上是基本不变的”，所以并不看重它对碳汇的影响力。然而，刘再华通过反复实验质疑了这一观点。他证明了在喀斯特反应中，碳形态变化对自然影响的重要程度，解决了碳酸盐风化碳汇等相关疑难问题，在世界级期刊上发表的多篇论文也得到了业内的广泛认可。

谈及后来的回国发展，刘再华直言：“中国有国际项目，我们自己也需要人才。”在他看来，学成归国是一件早已笃定的事情。于是将国外的工作完成后，他拒绝了签证延迟，回国加入到喀斯特动力学与全球变化研究团队。多年来，他们负责了国家自然科学基金面上/重点/重大项目、国家重大基础研究前期研究专项等一系列的研究课题，面向典型喀斯特地区的深入研究成果揭示了喀斯特碳循环过程对大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的影响。

在不断取得新成果的同时，刘再华坦言，困难不少，但没有遇到无法解决的问题。这与他们团队积极的心态有很大关联。“问题出现没什么可怕的，关键是找到原因和解决办法。”刘再华不喜欢打无准备的仗，任何工作都要有充足的筹备、设计时间，并将多方面考虑到。他认为，磨刀不误砍柴工的理念适用于科研工作，也能用来培养人才。“只要不出差，我就会在办公室看文献，不仅是最新的文献，还有过去几十年甚至上百年的文献。”刘再华虽教导学生多读文献，但不唯文献，“要学会在阅读中发现问题、了解问题价值，然后以问题为导向挖出一些更深层的东西”。

在进一步的布局、规划中，刘再华对团队发展有着清晰的认识。他表示，喀斯特动力学理论的提出是一个层面，发展、完善是另外一个层面，而后者需要更长久的时间和耐心。“喀斯特动力学相关的碳汇问题仍是目前需要攻关的主要任务。全球碳循环、应对气候变化是国际需求，在这个基础上，我们国家除了积极参与，还要有自己的发言权。怎样通过土地利用调节人类活动应对气候变化，如何做好生态修复提高碳汇，我们要从科学的角度提供数据支撑和策略指导。”能够搞明白这些，既是在帮国家争取国际话语权，又是为人类的长远发展谋求效益。

除此之外，基于水—岩—气—生相互作用的喀斯特动力学理念，刘再华所在团队还将关注点延伸到了水体富营养化问题。他指出，团队已经初步证实了水体富营养化与碳循环的内在关联性，下一步将会进一步深化其中机制，力争把水体富营养化问题和碳汇问题联合解决，为全球碳汇和水质安全等时代任务寻找一个平衡点。

“问题导向、解放思想、求真务实、创新突破。”这16字工作愿景是刘再华基于当下、面向未来提出的。对让中国智慧促进国际喀斯特学发展这件事，他和团队想要更进一步。

本篇文章来源于 《科学中国人》 (2020-06-08)|（作者 李婷婷)

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